É hora de celebrar outro golaço no campo da física quântica: os cientistas foram capazes de “teletransportar” um qutrit, ou um pedaço de informação quântica baseada em três estados, abrindo uma série de novas possibilidades para a computação quântica e a comunicação.
Até agora, o teletransporte quântico só foi gerenciado com qubits, embora em distâncias impressionantemente longas. Um novo estudo de prova de conceito sugere que as futuras redes quânticas serão capazes de transportar muito mais dados e com menos interferência do que pensávamos.
Se você é novo na ideia de qutrits, primeiro vamos dar um passo para trás. Simplificando, as pequenas unidades de dados que conhecemos como bits na computação clássica podem estar em um dos dois estados: um 0 ou um 1. Mas na computação quântica, temos o qubit, que pode ser um 0 e um ao mesmo tempo (conhecido como superposição).
Agora, o qutrit tem o mesmo relacionamento com o trit, adicionando superposição aos estados clássicos que podem ser representados como 0, 1 ou 2. Um qutrit pode ser tudo isso ao mesmo tempo, tornando-o outro salto em termos de ( por exemplo) poder de processamento do computador ou a quantidade de informação que pode ser enviada de uma só vez.
Ele também adiciona um nível de complexidade para os pesquisadores de computação quântica.
Agora que temos uma noção de qutrits, o que é teletransporte quântico? Bem, ele está obtendo informações quânticas de um lugar para outro, através de um fenômeno conhecido como emaranhamento quântico, ou “ação assustadora à distância”, como Albert Einstein chamou. É aí que duas partículas quânticas (ou grupos de partículas) estão interligadas, de modo que uma revela as propriedades da outra, não importa quão distantes estejam em termos físicos.
Não é um teletransporte real no sentido sci-fi, mas é instantaneamente obter dados de um lugar baseado em outra leitura em outro lugar, potencialmente através de uma grande distância. Essa informação quântica pode ser transmitida por meio de fótons de luz, e um uso que poderemos ver no futuro é criar redes de internet inacessíveis, protegidas pelas leis fundamentais da física (porque qualquer tipo de interferência poderia quebrar a informação em si).
Ao dividir o caminho de um fóton em três partes muito próximas entre si, por meio de uma configuração cuidadosamente calibrada de lasers, divisores de feixes e cristais de borato de bário, os pesquisadores conseguiram criar seu qutro e produzir um estado de entrelaçamento.
Ao longo de uma medição de 12 estados ou entrelaçamentos, o sistema produziu uma fidelidade de 0,75 – um resultado preciso três quartos do tempo. Embora a configuração permaneça lenta e ineficiente, é suficiente mostrar que o teletransporte é possível, dizem os pesquisadores.
Os pesquisadores podem ter sido espancados até a linha por uma equipe separada, como Daniel Garisto relata na Scientific American. Este segundo grupo de cientistas registrou apenas um teletransporte em 10 estados, e ainda não teve seu trabalho aceito em um periódico revisado por pares.
Qualquer que seja o grupo de cientistas que possa afirmar ter chegado primeiro a esse novo nível de teletransporte, é um momento significativo no campo das comunicações quânticas – mesmo que seu uso prático seja limitado por enquanto.
A equipe também diz que eles devem ser capazes de atualizar seu sistema no futuro, talvez até mesmo para as alturas vertiginosas dos quark (qutrits, com um bit extra adicionado).
“Combinando métodos anteriores de teletransporte de estados compostos de duas partículas e múltiplos graus de liberdade, nosso trabalho fornece uma caixa de ferramentas completa para teletransportar uma partícula quântica intacta”, escrevem os pesquisadores em seu artigo.
“Esperamos que nossos resultados pavimentem o caminho para aplicações de tecnologia quântica em altas dimensões, uma vez que o teletransporte desempenha um papel central em repetidores quânticos e redes quânticas”.
Publicado em 08/08/2019
Artigo original: https://www.sciencealert.com/quantum-teleportation-has-been-reported-in-a-qutrit-for-the-first-time e o artigo científico aqui: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1906/1906.09697.pdf
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